Работа пресс-ножниц НО-340 с точки зрения физических явлений в главном приводе

 

.

 

Згідно з  формулою (2.3) визначимо потужність двигуна гідронасоса:

 

,                   (2.8)

 

де - тиск на напорному золотнику типу Г54-24 [7].

Таким чином, метою  даного розділу дипломного проекту є підтвердження потужності встановленого двигуна СДН15-21-16. Це підтвердження дійсно отримане за допомогою формули 2.8.

 

2.3 Дослідження  системи керування синхронним  двигуном СДН15-21-16

 

2.3.1 Існуюча  система керування

 

Схема зображена на форматі А1. Цією схемою передбачено запуск та зупинка двигуна насосу Г305Б.

Запуск двигуна  здійснюється у такому порядку: вмикаються автоматичні вимикачі двигуна маслонасосу SF1, кіл керування SF2, кіл вимикання та захисту SF3, кіл живлення апаратів керування маслонасосу SF3.

Натисканням на кнопку SB1 запускається двигун змащування М2. Контактами реле змащення KL1 запалюється лампа HL2, яка свідчить про наявність змащування насосу.

Якщо кола захисту  і керування у стані готовності, то запалюється лампа HL1, яка свідчить про готовність до запуску синхронного двигуна М1 насоса Г305Б.

Оператор повертає універсальний перемикач SA1 у положення «Пуск», при цьому контакт перемикача  SA1 подає живлення на вмикаючу котушку контактора КL2 масляного вимикача, а контакти перемикача SA1 вмикають сигнальну лампу HL3, яка показує готовність кіл керування і захисту до аварійного відключення головного насосу.

Ввімкнувшийся масляний вимикач підключає синхронний двигун М1 до мережі 6000В.

Блок-контактом  КМ1 відмикається лампи HL1, HL3.

Реостатом збудження R1 встановлюється необхідний струм збудження двигуна М1, величина якого контролюється амперметром А2.

При зниженні напруги 6000В можливе випадіння двигуна М1 з синхронізму. Для того, щоб такому запобігти схемою передбачено форсування збудження. При зниженні напруги до вмикається реле KV1, котушка якого підключена до трансформатору напруги. Контактом KV1 вмикається контактор форсування КМ2 і своїм контактом шунтує реостат збудження R1 і, таким чином, у обмотку збудження двигуна М1 подається максимальний струм збудження.

Запуск синхронного  двигуна здійснюється без навантаження.

На пульті преса  при ввімкненому двигуні М1 спалахує лампа HL4, яка показує що насос ввімкнений.

Двигун насоса не вмикається, якщо: немає змащення на головному насосі – відкрит контакт KL1; ввімкнено вихідне реле захисту KV2.

Для зупинки  двигуна необхідно перемикач SA1 повернути у положення «Стоп». При цьому контакт цього перемикача замикається та підготовлює коло лампи HL1. Своїм же контактом SA1 замикає коло відмикаючої котушки масляного вимикача. Двигун зупиняється.

Крім того двигун М1 зупиняється автоматично,  якщо: зникла напруга у колах керування – відмикається реле контролю наявності напруги KV3 і вмикає своїм контактом реле захисту KV2, останнє своїм контактом замикає коло відмикаючої котушки KL1; спрацював максимальний захист і контактом КА ввімкнулося реле KV2; зникла напруга 6000В. Контактом реле напруги KV4 вмикається реле KV2; зникло за будь-якою причиною змащення  - замкнувся контакт KV2, ввімкнулося сигнальне реле KL3, останнє своїм контактом ввімкнуло реле KV2.

Схема передбачає контроль струму статора синхронного двигуна М1 – амперметр А1 та струму збудження – амперметр А2, які встановлені на дверцятах шафи.

Крім того, схема передбачає сигналізацію: наявності маслозмащення – KL4; готовності насоса до пуску – HL1; аварійного вимикання HL3; відсутності маслозмащення насоса Г305Б – сигнальне реле KL3; відсутності напруги кола вимикання – реле KV5, KV6; справності кола відмикаючої котушки масляного вимикача – лампа HL5; спрацювання максимального захисту – сигнальне реле KА2; спрацювання нульового захисту – сигнальне реле KV7.

Розглянута  схема керування синхронним двигуном типу СДН15-21-16 не є ідеальною, так як містить у своєму складі морально застарілий елемент – збуджувальний агрегат ПВ 92. На сьогоднішній день вже існують тиристорні збуджувачі синхронних двигунів. Їхнє використання дозволить збільшити надійність системи.

 

2.3.2 Загальна  характеристика тиристорних збуджувачів серії ВТЕ, ВТП

 

Тиристорні  збуджувачі серії ВТЕ, ВТП призначені для живлення обмоток збудження  синхронних двигунів потужністю до 12500 кВт автоматично регульованим постійним  струмом, при їх прямому і реакторному  пуску, синхронної роботи і у аварійних режимах.

Ці збуджувачі відповідають вимогам ГОСТ 24688-81, ГОСТ 18142.1-82 і можуть бути використані  у якості заміни збуджувальних агрегатів.

Блок-схема тиристорного збуджувача зображена на рис.2.4. Живлення збуджувача може здійснюватися від одного вводу напругою ~380В, 50 Гц. Передбачена також можливість живлення засобів керування від окремого вводу. Для керування колами вмикання і вимикання масляними вимикачами передбачено ввід напруги =220В. Схема і склад релейно-комутаційної частини (РКЧ) збуджувача визначається вимогами конкретного об’єкта застосування. Випрямляч виконаний за трьохфазною мостовою схемою з одним тиристором у плечі. Паралельно навантаженню (обмотці збудження синхронного двигуна) через безконтактний ключ на тиристорах V1, V2 підключений пусковий опір Rп, який призначений для асинхронного пуску і зниження до припустимої величини перенапружень, що виникають у обмотці ротора при асинхронних режимах роботи двигуна. Причому вмикання тиристорів ключа здійснюється як від мікропроцесорної системи керування (МПСК) у режимі пуску, так і безпосередньо від виникаючих на обмотці збудження перенапружень.

МПСК здійснює керування усім комплексом апаратури  збуджувача починаючи від прийому зовнішніх та внутрішніх дискретних і аналогових сигналів і у кінці видачею керуючих потенційних і імпульсних сигналів, а також індикацію за допомогою вмонтованого пультового терміналу (ПТ) усіх режимів збуджувача.

Рисунок 2.4 –  Блок-схема тиристорного збуджувача серії ВТЕ

Збуджувач має  робочий режим автоматичного і ручного керування струмом збудження. Перемикання з режиму на режим здійснюється без відмикання збуджувача (струм статора, струм збудження, напруга збудження) і пультового терміналу, за допомогою якого можна здійснювати вибір структури системи автоматичного регулювання, зміну параметрів регуляторів і уставок системи керування і захисту. Ці ж процедури можна здійснювати і за допомогою ПЕВМ, для чого розроблений комплекс сервісного програмного забезпечення, який значно полегшує та прискорює процес налагодження.

У даному дипломному проекті вибраний тиристорний збуджував ВТЕ-320/48-2УХЛ4. з природним охолодженням  і  номінальним струмом збудження 320А .

У режимі ручного  керування збуджувач забезпечує: автоматичну подачу збудження в  функції ковзання ротора у діапазоні 1-5% з вибором оптимальної півхвилі струму ротора при прямому або реакторному пуску синхронного двигуна; регулювання напруги збудження у інтервалі від 0,1 до 2,0 номінального; обмеження напруги збудження за мінімумом від 0 до 0,5 номінального, струму збудження по максимуму до 1,75 номінального; форсування збудження за напругою кратністю не менш 2,0 номінальної при номінальній напрузі живлячої мережі і форсуючому струмі у інтервалі від 0,1 до 2,0 номінального; обмеження струму ротора при перевантаженні під час струмової характеристиці; захист від внутрішніх коротких замикань у перетворювачі, від зовнішніх коротких замикань на стороні постійного струму; гашення поля при нормальних та аварійних відключеннях двигуна переведенням перетворювача у інверторний режим; захист синхронного двигуна від зникнення збудження, затяжного пуску і асинхронного ходу з часом спрацювання до 30с.

Шафа перетворювача  має двостороннє обслуговування: ступень захисту IP21, кліматичне виконання УХЛ4 за ГОСТ 15150-69, категорія розташування 4 за ГОСТ 15150-69.

Схема підключення  збуджувача зображена на рис.2.5

      Рисунок 2.5 – Схема підключення  збуджувача ВТЕ-320/48-2УХЛ4

Таким чином  для пуска синхронного двигуна СДН15-21-16 обрана схема, зображена на рис.2.5.

 

 

 

 

 

 

2.4 Математичне моделювання синхронного двигуна СДН15-21-16

 

2.4.1 Розрахунок асинхронного моменту синхронного двигуна

 

При дослідженні  динамічних режимів синхронних двигунів (СД) у першому наближенні можна знехтувати електромагнітними процесами, тому що швидкість їх протікання значно більша, ніж електромеханічних. На відміну від асинхронних двигунів (АД) на роторі СД розташована обмотка збудження. Крім того, ротор явнополюсного СД в магнітному співвідношенні несиметричний. Опір магнітному потоку під полюсами значно менший, ніж в міжполюсному просторі.

Пуск СД умовно можна поділити на два етапи. На першому етапі кутова швидкість доводиться до підсинхронної за рахунок асинхронного моменту, усталена кутова швидкість або ковзання усталеного асинхронного режиму визначаються точкою перетину кривих асинхронного моменту і моменту навантаження. На другому етапі здійснюється втягування двигуна в синхронізм за рахунок моменту обумовленого збудженням, або за рахунок реактивного моменту, обумовленого різницею магнітних опорів по повздовжній і поперечній осях ротора.

Поділ процесу пуску на два етапи умовний, бо в деяких випадках входження в синхронізм починається при ковзанні більшому, ніж ковзання усталеного асинхронного режиму. Незалежно від цього результати аналітичних та експериментальних досліджень показують, що більш сприятливі умови для втягування в синхронізм створюються при меншому значенні ковзання.

Таким чином, час  пуску СД і умови входження в синхронізм визначаються характером залежності його асинхронного моменту від ковзання.

Середнє значення асинхронного моменту СД без врахування активного опору кола статора може бути отримано за виразом:

.                                                                  (2.9)

 

Сталі часу при  замкненому статорі і перехідний опір визначаються таким чином:

 

;                                                                                       (2.10)

 

;                                                    (2.11)

 

;                                                                       (2.12)

 

;                                                                                        (2.13)

 

;                                                                                    (2.14)

 

,                                                                  (2.15)

 

де  ; ; - власні сталі часу обмоток ротора; та - індуктивні і активні опори контуру збудження та демпферних контурів по поздовжній та поперечній осях ротора, приведених до статора;

 

                                                   (2.16)

 

- коефіцієнт  розсіювання потоків ротора по  поздовжній осі при замкненому  статорі;

 

.                                                                                      (2.17)

 

Сталі часу та , що відповідають перехідному та над перехідному процесам зміни магнітного поля по поздовжній осі ротора при розімкненому статорі, обчислюються за подібними формулами із заміною сталих часу окремих ланцюгів та коефіцієнта розсіювання ротора на аналогічні величини при розімкненому статорі, приймаючи, що .

Сталі часу також  повинні бути визначені з урахуванням  зовнішніх опорів.

Перша складова моменту обумовлена зміною загального потоку контурів ротора по поздовжній осі:

 

,                                                     (2.18)

де  - номінальна активна потужність на валу; - номінальна повна потужність; - номінальний момент; - відносний перехідний і над перехідний опір по поздовжній осі; - відносний над перехідний опір по поперечній осі; - сталі часу перехідного і над перехідного процесів зміни магнітного поля по поздовжній осі ротора при замкненому колі статора, рад, причому ; - стала часу демпферного контуру (пускової клітки) по поперечній осі ротора при замкненому статорі;

- кратність максимального моменту  цієї складової, критичне ковзання  .

Друга складова моменту обумовлена зміною потоків  розсіювання контурів ротора:

 

,                                                  (2.19)

 

де  - кратність максимального моменту цієї складової, критичне ковзання .

Третя складова моменту обумовлена струмами в контурі  ротора по поперечній осі:

 

,                                                    (2.20)

 

де  - кратність максимального моменту третьої складової при критичному ковзанні .

Якщо критичне ковзання складових моментів та значно більше, ніж критичне ковзання складової , то сума при невеликих значеннях ковзання буде зростати повільніше з ростом , ніж знизиться і крива сумарного моменту матиме провал при невеликих значеннях ковзання. Цей провал може бути ліквідований за рахунок зміни параметрів пускової клітки, а також введенням гасильного опору в ланцюг кола збудження. Така зміна враховується в формулах таким чином, що замість значення сталої часу обмотки збудження визначається , де , - опір обмотки збудження, - додатковий опір.